211service.com
Apgādājiet savu automašīnu ar izlietoto siltumu
Vismaz divas trešdaļas no automašīnās un kravas automašīnās izmantotā benzīna enerģijas tiek izšķērdētas kā siltums. Termoelektriķi, pusvadītāju materiāli, kas pārvērš siltumu elektroenerģijā, varētu uztvert šo atkritumu siltumu, samazinot transportlīdzekļa degvielas patēriņu un uzlabojot degvielas ekonomiju vismaz par 5 procentiem. Taču esošo termoelektrisko materiālu zemā efektivitāte un augstās izmaksas neļāva šādām ierīcēm kļūt praktiskām transportlīdzekļos.
Jauda no siltuma: Termoelektriskais ģenerators, kas pārvērš siltumu no automašīnas izplūdes sistēmas elektroenerģijā, varētu uzlabot degvielas ekonomiju.
Tagad pētnieki montē pirmo termoelektrisko ģeneratoru prototipu testiem komerciālajās automašīnās un SUV. Ierīces ir kulminācija vairākiem sasniegumiem, kas neatkarīgi veikti termoelektrisko ierīču izgatavotājā BSST Irvindeilā, Kalifornijā, un General Motors Global R&D Vorenā, Mičiganas štatā. Abi uzņēmumi plāno uzstādīt un pārbaudīt savus prototipus līdz vasaras beigām — BSST BMW un Ford automašīnās un GM Chevrolet SUV.
BSST izmanto jaunus materiālus. Bismuta telurīds, parasts termoelektrisks, satur dārgu telūru un darbojas tikai līdz 250 °C temperatūrā, savukārt termoelektriskie ģeneratori var sasniegt 500 °C. Tātad BSST izmanto citu termoelektrisko ierīču saimi - hafnija un cirkonija maisījumus, kas labi darbojas augstā temperatūrā. Tas ir palielinājis ģeneratora efektivitāti par aptuveni 40 procentiem.
GM pētnieki montē galīgo prototipu, pamatojoties uz daudzsološu jaunu termoelektrisko vielu klasi, ko sauc par skutterudītiem, kas ir lētāki nekā telurīdi un darbojas labāk augstās temperatūrās. Uzņēmuma datormodeļi liecina, ka Chevrolet Suburban testa transportlīdzeklī šī ierīce varētu radīt 350 vatus, uzlabojot degvielas ekonomiju par 3 procentiem.
Skutterudītu, kas ir kobalta arsenīda savienojumi, kas ir leģēti ar retzemju elementiem, piemēram, iterbiju, izgatavošana ir laikietilpīgs un sarežģīts process, un to iekļaušana ierīcēs ir sarežģīta, saka GM zinātnieks Gregorijs Meisners. Izšķirošais izaicinājums ir izveidot labus elektriskos un termiskos kontaktus. Lielais temperatūras gradients visā ierīcē rada mehānisku slodzi kontakta-termoelektriskajai saskarnei. Turklāt dažādu materiālu savienošana rada pretestību, kas uzsilda kontaktu, pasliktinot ierīci. Viņš saka, ka ar piemērotu materiālu izvēli jūs varat ietekmēt pretestību. Izaicinājums ir atrast pareizo formulu materiāliem — gan pusvadītāju termoelektriskajam, gan kontaktam.
Ieskats iekšā: Mākslinieka Chevrolet Suburban atveidotajā attēlā redzams izplūdes sistēmā ievietots trokšņa slāpētājam līdzīgs termoelektriskais ģenerators.
Vēl viens svarīgs izaicinājums būs ierīces integrēšana transportlīdzekļos. Pētnieki jau ir izmēģinājuši bismuta telurīda ģeneratoru SUV. Šobrīd ierīce ir tikko ievietota izplūdes sistēmā, saka Meisners. Tiek izgriezta caurules daļa un ievietota ierīce, kas izskatās pēc trokšņa slāpētāja. Mums ir jāizstrādā kaut kas, kas ir vairāk integrēts transportlīdzekļa sistēmā, nevis papildu ierīce.
Gan BSST, gan GM pētniekiem ir arī jāatrod veidi, kā lēti izgatavot lielākus jauno materiālu apjomus. Meisners brīdina, ka varētu paiet vēl vismaz četri gadi, pirms termoelektriskie ģeneratori tos ieviesīs sērijveida transportlīdzekļos.